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Prozess-Technologien für hochqualitatives Lactoferrin

Lactoferrin ist weltweit ein wichtiger funktioneller Inhaltsstoff zur Verbesserung von Gesundheit und Ernährung. Mit Technologie von GEA können verschiedene Milchfraktionen industriell extrahiert und zu hochwertigen Produkten verarbeitet werden, die den Nährwert zahlreicher Lebensmittel und Nahrungsergänzungsmittel steigern.

von pd

Sprühgetrocknetes Lactoferrin. (Bild: zVg)

GEA entwickelt Anlagen und Prozessschritte zur Maximierung von Pulverausbeute, Hygiene und Anlagenfunktionalität. Das spezielle Know-how von GEA erstreckt sich über diverse Prozessschritte einschliesslich dem Einsatz hocheffizienter CEE-Zyklone zur Feinpulver-Abscheidung. GEA ist stolz, dass die MILEI GmbH, deutsche Tochter der japanischen Morinaga Milk Industry Co., Ltd., in ihrem vor Kurzem erweiterten Produktionswerk in Deutschland auf die Sprühtrocknungs-Lösungen von GEA setzt.

Die Morinaga Milk Group war einer der Pioniere der kommerziellen Produktion von Lactoferrin und ist heute dessen weltweit grösster Hersteller. Derzeit baut der Konzern den Verkauf seiner lactoferrinbasierten Produkte aus, indem die Produktionskapazitäten von MILEI im süddeutschen Leutkirch auf rund 170 Tonnen Lactoferrin pro Jahr mehr als verdoppelt werden. Neben Lactoferrin werden am Standort Leutkirch auch Molkenproteinkonzentrate, Laktose und weitere Milchinhaltsstoffe produziert, vor allem für den europäischen und asiatischen Markt. Zahlreiche Unternehmen, darunter globale Lebensmittelkonzerne, setzen diese Inhaltsstoffe in Säuglingsnahrung und anderen Ernährungsprodukten ein. Die neue Lactoferrin-Produktionslinie soll im Frühjahr 2021 in Betrieb gehen.

Spezialisten des GEA Test Centers in Dänemark haben gemeinsam mit MILEI die massgeblichen Trocknungsschritte erarbeitet und Produktmuster für Aktivitätsstudien hergestellt, um so die optimalen Parameter für die Sprühtrocknung zur Herstellung von Lactoferrin-Pulver mit den gewünschten Eigenschaften zu bestimmen.

Extraktion von Lactoferrin aus Rohstoffen

Um Lactoferrin kommerziell herzustellen, bedarf es einer präzise gesteuerten Extraktion und Aufreinigung des Proteins, das in Rohstoffen wie Magermilch, Käsemolke oder «nativer» – mittels Membranfiltration direkt aus Magermilch gewonnener – Molke enthalten ist. Da das hitzeempfindliche Lactoferrin-Molekül bei Denaturierung einen erheblichen Teil seiner Funktionalität einbüssen würde, ist die sorgfäl­tige Pasteurisierung des Roh­stoffs von grösster Bedeutung. Bei der Milchverarbeitung werden dafür spezielle Entkeimungsse­paratoren oder Mikrofiltration eingesetzt.

Die Extraktion und Aufreinigung des Lactoferrins erfolgt mittels einer Kombination aus Ionenaustausch-Chromatographie und Membranfiltration, bevor das aufgereinigte Lactoferrin-Konzentrat durch Gefriertrocknung oder schonende Sprühtrocknung zu Pulver verarbeitet wird.

 «Traditionell wird Lactoferrin per Gefriertrocknung verarbeitet. Bei der Sprühtrocknung kommt es besonders darauf an, den Prozess so zu konfigurieren, dass eine präzise Partikelgrössenverteilung des Pulvers bei hoher Reproduzierbarkeit gewährleistet ist», erläutert Nanna Borne, GEA Sales Engineer, Dairy Evaporation & Powders. «Wird Lactoferrin beispielsweise für die Verwendung
in einer Dry-blend Pulvermischung wie Säuglingsnahrung ­hergestellt, muss sich der Lacto­ferrin-Bestandteil problemlos ­einmischen lassen und darf bei Transport und Lagerung des Endprodukts nicht wieder segregieren. GEA arbeitet gemeinsam mit Kunden in aller Welt an der Entwicklung und Optimierung von Verarbeitungslinien für Lactofer­rin-Pulver und bedient damit einen wachsenden globalen Markt.»

Entwicklungen in der Industrie

Milch und milchbasierte Produkte sind heutzutage eine wichtige Nahrungsquelle für Millionen Menschen weltweit. Nach Angaben der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen ist Milch ein hervorragender Energielieferant, enthält hochwertiges Eiweiss und Fett und ist zudem eine wichtige Quelle für Kalzium, Magnesium, Selen, Riboflavin, Vitamin B12 und Pantothensäure.

Durch Weiterentwicklung der Technologien und Anlagen für die industrielle Verarbeitung ist es inzwischen möglich, viele Inhaltsstoffe der Milch zu isolieren. Von der einfache Extraktion des Milchproteins Casein – das in Sauermilch oder Käsebruch leicht erkennbar in Form von Feststoffen ausflockt – bis zur Extraktion von Lactose, der häufigsten Zuckerart in Milch, haben Wissenschaftler und Ingenieure effektive Methoden zum Isolieren zentraler Nährstoffbestandteile aus der Milch von Kühen, Ziegen, Schafen, Büffeln und anderen Tierarten entwickelt.

So wird Molkenprotein heute zu hochwertigen Hydrolysaten, Konzentraten, Isolaten und anderen Rezepturen verarbeitet, die in unterschiedlichen Arten von Nahrungspulvern, Getränken und Snacks verwendet werden. Innovationsstarke Unternehmen und wissenschaftliche Einrichtungen suchen nach neuen Ansätzen zur Nutzung verschiedener bioaktiver Bestandteile von Molke, darunter auch Lactoferrin.

In seiner Reinform ist das im Jahr 1939 entdeckte Protein leicht an seiner charakteristischen rosa Farbe zu erkennen. Die höchste Konzentration von Lactoferrin, das als natürliches eisenbindendes Glykoprotein in der Milch von Kuh und Mensch vorkommt, findet man im Kolostrum des Menschen.

Lactoferrin zählt zunehmend zu den hochwertigsten Produkten mit einem dynamisch wachsenden Markt, der in den vergangenen Jahren zahlreiche neue Hersteller angezogen hat. Immer mehr Forschungsergebnisse verweisen auf die Vielzahl potenziell gesundheitsfördernder Eigenschaften von Lactoferrin und verleihen dem Markt so zusätzlich Aufschwung. Studien zufolge soll Lactoferrin das menschliche Immunsystem stärken und unter anderem antimikrobielle, antioxidative und krebshemmende Eigenschaften besitzen.